Summary
Presentamos un protocolo para aplicar los estímulos visuales-táctiles incongruentes durante una tarea de transferencia de objetos. Concretamente, durante las transferencias de bloques, realizadas mientras la mano está oculta, una presentación virtual del bloque muestra apariciones aleatorias de caídas de bloques falsas. El protocolo también describe la adición de retroalimentación vibrotáctil mientras se realiza la tarea del motor.
Abstract
La aplicación de señales sensoriales incongruentes que implican alteraciones de la retroalimentación táctil es raramente explorada, específicamente con la presencia de retroalimentación vibrotáctil (VTF). Este protocolo tiene como objetivo probar el efecto de la VTF en la respuesta a los estímulos visuales-táctiles incongruentes. La retroalimentación táctil se adquiere agarrando un bloque y desplazando a través de una partición. La retroalimentación visual es una presentación virtual en tiempo real del bloque móvil, adquirida mediante un sistema de captura de movimiento. La retroalimentación congruente es la presentación fiable del movimiento del bloque, por lo que el sujeto siente que el bloque está agarrado y ver que se mueve junto con el camino de la mano. La retroalimentación incongruente aparece como el movimiento del bloque se desvía de la trayectoria de movimiento real, por lo que parece caer de la mano cuando en realidad todavía está en manos del sujeto, contradigiendo así la retroalimentación táctil. Veinte sujetos (edad 30,2 ± 16,3) repitieron 16 transferencias de bloques, mientras que su mano estaba escondida. Estos se repitieron con VTF y sin VTF (total de 32 transferencias de bloques). Los estímulos incongruentes se presentaron aleatoriamente dos veces dentro de las 16 repeticiones en cada condición (con y sin VTF). Se pidió a cada sujeto que calificaría el nivel de dificultad de realizar la tarea con y sin la VTF. No hubo diferencias estadísticamente significativas en la longitud de las trayectorias y duraciones de las manos entre las transferencias grabadas con señales visuales-táctiles congruentes e incongruentes – con y sin la VTF. El nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF significativamente correlacionado con la longitud de trayecto normalizada del bloque con VTF (r = 0,675, p = 0,002). Esta configuración se utiliza para cuantificar el valor aditivo o reductivo de VTF durante la función motora que implica estímulos visuales-táctiles incongruentes. Las posibles aplicaciones son el diseño de prótesis, el desgaste deportivo inteligente o cualquier otra prenda que incorpore VTF.
Introduction
Las ilusiones son explociones de las limitaciones de nuestros sentidos, ya que percibimos erróneamente información que se desvía de la realidad objetiva. Nuestra inferencia perceptual se basa en nuestra experiencia en la interpretación de datos sensoriales y en el cálculo de nuestro cerebro de la estimación más fiable de la realidad en presencia de la entrada sensorial ambigua1.
Una subcategoría en la investigación de las ilusiones es aquella que combina las señales sensoriales incongruentes. La ilusión que resulta de señales sensoriales incongruentes se origina en la integración multisensorial constante que realiza nuestro cerebro. Si bien existen numerosos estudios sobre la incongruencia en las señales visuales-auditivas, la incongruencia en otros pares sensoriales es menos reportada. Esta diferencia en el número de informes podría atribuirse a la mayor simplicidad en el diseño de una configuración que incorpora incongruencia visual-auditiva. Sin embargo, los estudios que informan de resultados relacionados con otras modalidades de pares sensoriales son interesantes. Por ejemplo, el efecto de las señales visuales-Hápticas incongruentes en la sensibilidad visual2 se estudió utilizando un sistema en el que los estímulos visuales y Hápticas fueron emparejados en frecuencia espacial; sin embargo, la orientación háptica y visual era idéntica (congruente) u ortogonal (incongruente). En otro estudio, el efecto de los estímulos visuales-táctiles incongruentes en la dirección visual de movimiento percibida fue investigado usando un estimulador de integración modal visual-táctil con un panel iluminado que presenta estímulos visuales y un tacto estimulador que presenta estímulos de movimiento táctiles con dirección de movimiento arbitraria, velocidad y profundidad de indentación en la piel3. Se sugirió que representamos internamente tanto la distribución estadística de la tarea como nuestra incertidumbre sensorial, combinándolas de manera consistente con un proceso bayesiano de optimización del rendimiento4.
La realidad virtual ha hecho que la capacidad de engañar la retroalimentación visual al sujeto una tarea fácil. Varios estudios utilizaron la realidad virtual multisensorial para desalinear la información visual y somatosensorial. Por ejemplo, la realidad virtual se usó recientemente para inducir la encarnación en el cuerpo de un niño, con o sin la activación de una distorsión de voz de tipo niño5. En otro ejemplo, la presentación visual de la distancia a pie durante el automovimiento se extendió y, por lo tanto, fue incongruente con la distancia de viaje sentida por las señales del cuerpo6. Una configuración de realidad virtual similar fue diseñada para una actividad de ciclismo7. Toda la literatura mencionada, sin embargo, no combinó una interferencia con uno de los sentidos, además de la señal incongruente. Elegimos el sentido táctil para recibir tal perturbación.
Nuestro sistema sensorial táctil proporciona evidencia directa sobre si un objeto está siendo captado. Por lo tanto, esperamos que cuando la retroalimentación visual directa se distorsione o no esté disponible, el papel del sistema sensorial táctil en las tareas de manipulación de objetos será prominente. Sin embargo, ¿qué pasaría si también se perturba el canal sensorial táctil? Este es un posible resultado del uso de retroalimentación vibrotáctil (VTF) para el aumento sensorial, ya que capta la atención de la persona8. Hoy en día, la retroalimentación aumentada de diferentes modalidades se utiliza como una herramienta externa, destinada a mejorar nuestra retroalimentación sensorial interna y mejorar el rendimiento durante el aprendizaje motor, en el deporte y en los ajustes de rehabilitación9.
El estudio de los estímulos visuales-táctiles incongruentes puede mejorar nuestro entendimiento con respecto a la percepción de la estimulación sensorial. En particular, la cuantificación del valor aditivo o reductivo de la VTF durante la función motora que involucra estímulos visuales-táctiles incongruentes, puede ayudar en el diseño protésico futuro, el desgaste deportivo inteligente, o cualquier otra prenda que incorpore VTF. Dado que los amputados son privados de estímulos táctiles en el aspecto distal de su residuo, su uso diario de la VTF, incrustado en la prótesis para transmitir conocimiento de agarre, por ejemplo, podría influir en cómo perciben la retroalimentación visual. La comprensión del mecanismo de percepción en estas condiciones, permitirá a los ingenieros perfeccionar las modalidades de VTF para reducir el efecto negativo sobre los usuarios de VTF.
Nuestro objetivo era poner a prueba el efecto de la VTF en la respuesta a los estímulos visuales-táctiles incongruentes. En la configuración presentada, la retroalimentación táctil se adquiere agarrando un bloque y desplazando a través de una partición; la retroalimentación visual es una presentación virtual en tiempo real del bloque móvil y la partición (adquirida mediante un sistema de captura de movimiento). Dado que el sujeto se impide ver el movimiento real de la mano, la única retroalimentación visual es la virtual. La retroalimentación congruente es la presentación fiable del movimiento del bloque, por lo que el sujeto siente que el bloque está agarrado y ve que se mueve junto con el camino de la mano. La retroalimentación incongruente aparece como el movimiento del bloque se desvía de la trayectoria de movimiento real, por lo que parece caer de la mano cuando en realidad todavía está en manos del sujeto, contradigiendo así la retroalimentación táctil. Se probaron tres hipótesis: cuando se mueve un objeto de un lugar a otro utilizando la retroalimentación visual virtual, (i) el camino y la duración del movimiento de transferencia del objeto aumentará cuando se presenten los estímulos visuales-táctiles incongruentes, (II) este cambio se aumento cuando se presentan estímulos visuales-táctiles incongruentes y la VTF se activa en el brazo móvil, y (III) se encuentra una correlación positiva entre el nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF activado y el camino y la duración de la movimiento de transferencia del objeto. La primera hipótesis proviene de la literatura mencionada que informa que varias modalidades de retroalimentación incongruente afectan nuestras respuestas. La segunda hipótesis se relaciona con los hallazgos previos que la VTF capta la atención del individuo. Para la tercera hipótesis, asumimos que los sujetos que estaban más perturbados por la VTF, confiarán en la retroalimentación visual virtual más que su sentido táctil.
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Protocol
El siguiente protocolo sigue las pautas del Comité de ética de la investigación humana de la Universidad. Ver tabla de materiales para referencia a los productos comerciales.
Nota: después de recibir la aprobación del Comité de ética universitaria, se reclutaron 20 individuos sanos (7 varones y 13 hembras, media y desviación estándar [SD] de edad 30,2 ± 16,3 años). Cada asignatura leyó y firmó un formulario de consentimiento informado previo al juicio. Los criterios de inclusión eran las personas diestros de 18 años o más. Los criterios de exclusión eran cualquier deficiencia neurológica o ortopédica que afectara las extremidades superiores o la alteración visual no corregida. Los sujetos eran ingenuos a las ocurrencias de retroalimentación visual-táctil incongruente.
1. preparación previa al juicio
- Utilice la caja de madera de la caja y los bloques de prueba10. Las dimensiones de la caja son 53,7 cm x 26,9 cm x 8,5 cm y en medio de ella, es una partición de 15,2 cm de altura. Coloque una capa de esponja blanda en ambos lados de la partición. Coloque seis marcadores de reflexión pasiva en el aspecto opuesto a la pantalla, en las cuatro esquinas y en ambos extremos de la partición (figura 1A).
- Utilice una impresora 3D para fabricar un cubo con las dimensiones de 2,5 cm x 2,5 cm x 2,5 cm, acoplados a una base con las dimensiones de 4,5 cm x 4,5 cm x 1 cm. Antes de imprimir, cortar cada esquina de la base para crear un cuadrado de tamaño 1 cm x 1 cm en cada esquina (figura 1A). Coloque marcadores reflectantes pasivos en las cuatro esquinas de la base.
- Coloque una pantalla grande aproximadamente 1,5 m delante de una mesa, de modo que un sujeto, de pie detrás de la mesa, está a aproximadamente 2 m de la pantalla. Coloque la caja en la mesa, a 10 cm del borde opuesto a la pantalla.
- Utilice un sistema de captura de movimiento de 6 cámaras, activado a 100 Hz, con un plug-in para visualizar la partición y el movimiento del bloque en tiempo real (figura 1). Calibrar el sistema de captura de movimiento, de acuerdo con las pautas del fabricante, por lo que el bloque y la partición de la caja se reconocen como cuerpos rígidos.
Nota: se requiere una calibración adecuada del sistema de captura de movimiento y el uso de pequeños marcadores que están firmemente Unidos al bloque y la partición para mantener la ilusión.
2. colocación del sistema de retroalimentación vibrotáctil sobre el tema
Nota: el sistema VTF descrito aquí fue publicado previamente11,12,13,14.
- Indique al sujeto que quite el reloj de pulsera, las pulseras y los anillos. Fije el controlador del sistema VTF al antebrazo del sujeto (figura 2, imagen izquierda).
- Conecte dos sensores de fuerza delgados y flexibles al aspecto palmar del pulgar y los dedos índice sobre una capa esponjosa delgada (figura 2, imagen derecha).
- Coloque un brazalete en la piel del brazo superior del sujeto (figura 2, imagen izquierda) y utilice el sujetador para cerrar el manguito cómodamente. El brazalete contendrá tres actuadores vibrotáctiles activados a través de una plataforma de prototipado electrónico de código abierto a una frecuencia de 233 Hz en una relación lineal con la fuerza percibida por los sensores de fuerza. Los sensores de fuerza y los actuadores vibrotáctiles están conectados a la plataforma de prototipado electrónico de código abierto a través de cables eléctricos blindados.
3. la activación VTF
- Presione el botón para activar la batería conectada al controlador (figura 2, imagen izquierda).
- Pida al sujeto que presione los dedos instrumentado del sensor de fuerza (es decir, los dedos pulgar e índice) juntos ligeramente. Tenga en cuenta que el sujeto informará una sensación de vibración en el área debajo del manguito.
- Instruir al sujeto a entrenar durante 10 min para agarrar el bloque tan suavemente como sea posible, usando sólo los dos dedos instrumentado. Pida al sujeto que levante el bloque, muévase y colóquelo de nuevo en la mesa varias veces, intentando aplicar una cantidad mínima de fuerza en el bloque. Aliente al sujeto a intentar reducir la fuerza aplicada, incluso si el bloque se cae durante el agarre.
4. posicionamiento y preparación del tema
- Indique al sujeto que se coloque cerca de la mesa (hasta 10 cm de él), donde se colocan la caja y la partición.
- Coloque un divisor en el borde de la mesa cerca del sujeto y sobre la caja, para que el sujeto no pueda ver la caja, pero puede ver fácilmente la pantalla delante de él o ella (figura 1A). Para el divisor, utilice un material duro no reflectante, preferiblemente de madera, fijado en cuatro patas, que permiten el ajuste de su altura, para acomodar sujetos de diferentes alturas.
- Indique al sujeto que coloque los auriculares en su cabeza.
- Coloque el bloque en el centro del compartimento derecho de la caja y guíe la mano del sujeto hacia él.
5. iniciando el juicio
Nota: el ensayo descrito se repite dos veces, con y sin la VTF (se recomienda un diseño transversal para verificar un efecto de no aprendizaje). Para realizar la prueba sin la VTF, apague la batería conectada al controlador (figura 2).
- Active el software que controla las cámaras del sistema de captura de movimiento.
- En el panel de control del software de retroalimentación visual (figura 1B), seleccione con/sin VTF, escriba el código del asunto, haga clic en Ejecutar, conectar, abrir e iniciar.
- Indique al sujeto que realice 16 repeticiones de la transferencia del bloque con la mano instrumentada del sensor de fuerza mientras visualiza el movimiento del bloque virtual en la pantalla (figura 1B). Después de cada transferencia, mueva el bloque de vuelta a través de la partición a su ubicación inicial.
- Después de que el sujeto haya completado 16 repeticiones, haga clic en detener.
- Pida al sujeto que evalúe el nivel de dificultad de realizar la tarea de transferir el bloque 16 veces, con y sin la VTF, de acuerdo con la siguiente escala: ' 0 ' (no es difícil en absoluto), ' 1 ' (un poco difícil), ' 2 ' (moderadamente difícil), ' 3 ' (muy difícil), y 4 (extremadamente difícil).
6. post análisis
- Utilice los datos de coordenadas 3D del bloque para calcular la ruta del bloque y su tiempo de transferencia. Marque el tiempo de inicio y desplazamiento de cada transferencia manualmente como cuando el bloque está en la altura de las llantas de la derecha (Inicio) y luego izquierda (Offset) lados de la caja. Calcule la longitud de trayecto de cada transferencia de acuerdo con la siguiente ecuación:
1
donde
y 
son la coordenada 3D del bloque en dos puntos de tiempo subsiguientes. - Para ambas condiciones, con y sin VTF, el promedio de la longitud del trayecto y el tiempo de transferencia una vez para las dos transferencias con señales visuales-táctiles incongruentes y una vez para las 14 transferencias con las señales visuales-táctiles congruentes.
- Normalizó la trayectoria y el tiempo durante la transferencia de bloques en presencia de señales visuales-táctiles incongruentes por la trayectoria y el tiempo durante la transferencia de bloques con la presencia de señales visuales-táctiles congruentes. Realice la normalización por separado para las dos condiciones (con y sin VTF).
- Realice un ANOVA de medidas repetidas dentro del sujeto con dos factores: VTF (con y sin) y retroalimentación visual-táctil incongruente (con y sin).
- Si no hay diferencias estadísticas al analizar los resultados siguiendo las instrucciones de la subsección 6,4, utilice los ANOVAs de las medidas repetidas bayesianas con dos factores15.
- Utilice la prueba de correlación de Spearman con el nivel de dificultad percibido para realizar la tarea con el VTF activado y con la trayectoria normalizada y la duración del movimiento
- Establezca la significancia estadística en p <. 05.
y 
son la coordenada 3D del bloque en dos puntos de tiempo subsiguientes.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Usamos la técnica descrita para probar las tres hipótesis que al mover un objeto de un lugar a otro usando la retroalimentación visual virtual: (i) el camino y la duración del movimiento de transferencia del objeto aumentará cuando los estímulos visuales-táctiles incongruentes se posteriores del (II) este cambio aumentará cuando se presenten estímulos visuales-táctiles incongruentes y se active la VTF en el brazo móvil; y (III) se encontrará una correlación positiva entre el nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF activado y la trayectoria y duración del movimiento de transferencia del objeto.
Los resultados apoyan la tercera hipótesis. Los niveles de dificultad reportados de realizar la tarea con y sin el VTF se presentan en el cuadro 3. De acuerdo con la prueba de correlación de Spearman, el nivel de dificultad percibido (de ' 0 ' = no es difícil en absoluto, a ' 4 ' = extremadamente difícil) de realizar la tarea con el VTF significativamente correlacionado con la longitud de trayecto normalizada del bloque con VTF (r = 0,675, p = 0,002; Figura 4). En otras palabras, la longitud de trayecto normalizada en presencia de señales visuales-táctiles incongruentes era más larga para los sujetos que percibían la tarea como más difícil cuando se utiliza el VTF. No hubo correlación significativa entre el nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF y la longitud de trayecto normalizada del bloque sin VTF (r = 0,132, p = 0,589). Además, no hubo correlaciones significativas entre el nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF y el tiempo de transferencia de bloque normalizado, con y sin el VTF (r =-0,056, p = 0,825 y r =-0,066, p = 0,788, respectivamente).
Sugerimos normalizar la longitud y el tiempo del trayecto, ya que el tiempo y la trayectoria absolutos de cada asignatura dependían de la velocidad de movimiento y la estrategia de cada asignatura, por lo que un valor no normalizado no habría reflejado el cambio del individuo en el patrón de movimiento debido a la apariencia de las incongruentes señales visuales-táctiles. Puesto que, después de cada transferencia, Reposicionamos el bloque de nuevo a la posición de inicio exacta, la longitud del trayecto del bloque no se vio afectada por la posición inicial. Para el ANOVA de medidas repetidas dentro del sujeto con dos factores, VTF (con y sin) y retroalimentación visual-táctil incongruente (con y sin), no se encontraron efectos principales estadísticamente significativos en la longitud de las trayectorias de las manos durante una transferencia de bloque para ensayos con VTF en comparación con ensayos sin VTF (F (1, 15) = 0,029, p = 0,866) y para ensayos con retroalimentación visual-táctil congruente en comparación con ensayos con retroalimentación visual-táctil incongruente (F (1, 15) = 0,031, p = 0,863). Además, no se encontraron efectos principales estadísticamente significativos en los tiempos para transferir un bloque para ensayos con VTF comparado con ensayos sin VTF (F (1, 15) = 0,354, p = 0,561) y para ensayos con retroalimentación visual-táctil congruente comparado con ensayos con incongruentes retroalimentación visual-táctil (F (1, 15) = 1,169, p = 0,297).
Durante las pruebas sin VTF, no hubo diferencias estadísticamente significativas en la longitud de las trayectorias de las manos durante una transferencia de bloques entre transferencias grabadas con señales visuales-táctiles incongruentes y congruentes (27,3 ± 13,1 cm y 25,9 ± 12,2 cm, respectivamente) y entre los tiempos para transferir un bloque grabado con señales visuales-táctiles incongruentes y congruentes (1,18 ± 0,56 s y 1,20 ± 0,57 s, respectivamente). Del mismo modo, al añadir VTF, no hubo diferencias estadísticamente significativas en las longitudes de las trayectorias de las manos durante una transferencia de bloques, grabadas con señales visuales-táctiles incongruentes y congruentes (24,7 ± 7,4 cm y 26,1 ± 11,1 cm, respectivamente) y entre el tiempo para transferir un bloque grabado con señales visuales-táctiles incongruentes y congruentes (1,21 ± 0,38 s y 1,06 ± 0,41 s, respectivamente). Según las estadísticas bayesianas, la ausencia de diferencia que involucra los factores de grupo sólo puede tomarse como evidencia anecdótica dado que ninguno de los modelos ajustados es sustancialmente mejor que el modelo nulo (2,769 < todos los BF01 < 33,573) con un error máximo de 2,72%.
Figura 1: la configuración de prueba. (a) marcadores colocados en la caja (6 marcadores en rojo, 2 de los cuales fueron colocados en la partición) y el bloque (4 marcadores en azul), oculto a los ojos del sujeto. Los marcadores fueron rastreados en tiempo real por el sistema de captura de movimiento y las coordenadas 3D de todos los marcadores fueron grabadas en tiempo real. (b) la partición y el movimiento del bloque se presentaron en una pantalla, situada delante del sujeto. Los pasos de activación de software se describen en el protocolo de investigación. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: el sistema de retroalimentación vibrotáctil. El controlador del sistema está conectado al antebrazo del sujeto y el manguito se envuelve alrededor de la parte superior del brazo (imagen izquierda). Los sensores de fuerza se colocan en el aspecto palmar del pulgar y los dedos índice (imagen derecha). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: los niveles de dificultad reportados (0 = no es difícil en absoluto, 1 = un poco difícil, 2 = moderadamente difícil, 4 = extremadamente difícil) de realizar la tarea con y sin la retroalimentación vibrotáctil (VTF). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: un gráfico de dispersión del nivel de dificultad percibido (0 = no es difícil en absoluto, 1 = ligeramente difícil, 2 = moderadamente difícil, 4 = extremadamente difícil) de realizar la tarea con VTF en relación con la longitud de trayecto normalizada del bloque cuando se transfiere con VTF. La longitud de trayecto normalizada (la longitud del trayecto en presencia de señales visuales-táctiles incongruentes divididas por la longitud del trayecto en presencia de señales visuales-táctiles congruentes) fue significativamente más larga para los sujetos que percibieron la tarea como más difícil cuando utilizando el VTF. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
En este estudio, se presentó un protocolo que cuantifica el efecto de añadir VTF en la cinemática de transferencia de objetos en presencia de estímulos visuales-táctiles incongruentes. A nuestro mejor conocimiento, este es el único protocolo disponible para probar el efecto de la VTF en la respuesta a los estímulos visuales-táctiles incongruentes. Los varios pasos críticos involucrados en la aplicación de los estímulos visuales-táctiles incongruentes durante la transferencia de objetos con VTF incluyen lo siguiente: conectar el sistema VTF al sujeto, activar el VTF, preparar el sistema de captura de movimiento y la tarea de movimiento , y activando la retroalimentación visual. Es fundamental que el sujeto no sea consciente de la posibilidad de retroalimentación engañosa durante el juicio. Para asegurar esto, la parte inferior de la caja está forrada con una capa de esponja suave y los sujetos llevaban auriculares para eliminar la retroalimentación auditiva del bloque cayendo y golpeando la caja de madera. Además, las dos transferencias de retroalimentación incongruente se eligen aleatoriamente fuera de las 16 transferencias, y están programados para simular una caída en el compartimento de inicio de la caja después de llegar a 2 cm por debajo de la altura de la partición, por lo que la mano está en el aire. Las dos señales visuales engañosas aleatorias fueron programadas para que no ocurrieran en la primera o última transferencia de dos bloques y con al menos un traspaso no engañoso entre ellos.
Una ventaja de este protocolo es que la retroalimentación visual engañosa aparece aleatoriamente y sólo por un par de veces durante la prueba de 16 transferencia. Esto evita que el sujeto desconfía de la presentación virtual. Dado que el conflicto entre las dos señales, proporcionada al sujeto en este ensayo, es muy alto, el protocolo sometido pretende aumentar la confiabilidad de la retroalimentación visual engañosa, presentando un número razonable de caídas de bloques. Fue discutido por Shams16 que la interacción entre las señales auditivas y visuales se ve afectada por el grado de conflicto entre los dos y el conocimiento previo con respecto a la configuración del ensayo. Este también podría ser el caso en la interacción entre las señales táctiles y visuales, diseñadas aquí. Otra ventaja del sistema es que con el fin de presentar la ubicación del bloque en tiempo real, el sistema de captura de movimiento calcula las coordenadas 3D del bloque, de modo que el análisis del tiempo de movimiento y la trayectoria del bloque en cada repetición se puede realizar de manera eficiente y precisa al final del ensayo.
Utilizando este protocolo, nuestros resultados preliminares sugieren que al analizar las señales incongruentes visuales-táctiles, uno adquirido directamente por el tacto ligero y el otro adquirido indirectamente por la visión (representación virtual), el sujeto puede haber ignorado la indirecta retroalimentación visual, y respondió a la señal táctil directa. Esto también se confirmó en presencia de VTF, rechazando así la segunda hipótesis. Esperábamos que la VTF distrajera la atención del sujeto de la retroalimentación táctil directa ligera, lo que obliga al sujeto a responder con vacilación a estímulos incongruentes. Se esperaba que la vacilación se expresará por la trayectoria más larga y la duración de la transferencia de bloques. La suposición se basó en los resultados de investigaciones previas que mostraron que los estímulos novedosos de vibrotáctiles capturan la atención de una tarea visual en curso8. La longitud de la ruta y la duración fueron elegidos como indicadores de vacilación, diferenciando entre dos condiciones: cuando se produce la retroalimentación visual engañosa, el sujeto puede confiar en la retroalimentación táctil o la retroalimentación visual. Si el sujeto confía en la retroalimentación táctil, entonces esperamos que él o ella continuará el camino de movimiento suave. Por el contrario, si el sujeto confía en la retroalimentación visual falsa, esperamos que él o ella mueva la mano hacia atrás para agarrar el bloque caído y volver a transferirla (aumentando la longitud y duración del trayecto). Una posible explicación de la falta de efecto de la VTF en la cinemática móvil del bloque es que, dado que la VTF se aplicó en conjunción con la retroalimentación táctil directa, la VTF no funcionó como una perturbación sino como un amplificador indirecto para el tacto directo Comentarios. Esto permitió a los sujetos seguir confiando en la retroalimentación táctil, tanto directa como indirecta, sobre la retroalimentación visual virtual. Además de la posibilidad de distracción por la señal vibrotáctil, otro aspecto de la aplicación de la vibración durante la tarea del motor debe ser considerado: su efecto en nuestra percepción de los sentidos táctiles y propiocepción. Los estudios mostraron que la vibración del tendón causó ilusiones entre la percepción táctil y el sentido de la dimensión del cuerpo o la posición17,18,19. Por ejemplo, las vibraciones de los tendones musculares del bíceps o del tríceps produjeron una ilusión proprioceptiva que tuvo un efecto en el sentido del tacto20. Sin embargo, el efecto de la VTF (es decir, la vibración en conjunción con los estímulos táctiles) en la percepción táctil en sí no se ha investigado de modo que uno no puede teorizar si las vibraciones aplicadas a la parte superior del brazo durante el ensayo afectó la percepción de la sentidos proprioceptivos o táctiles del sujeto. Por último, una posible explicación para el rechazo de la segunda hipótesis son las diferencias individuales en la capacidad de los sujetos para procesar la VTF, como se explica a continuación.
En este estudio, la fuerte correlación entre el nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF y la trayectoria normalizada del bloque con la VTF, demuestra la tercera hipótesis y sugiere que los sujetos, que sintieron que el VTF los perturbó, confiaron en la retroalimentación visual virtual más que sus sentidos táctiles. Informes similares de diferencias individuales en la percepción de ilusiones de sentido están documentados en la literatura. Por ejemplo, los sujetos con puntuaciones más altas de la escala de Sugestibilidad sensorial (SSS) calificaron el sentido de propiedad de una mano de caucho en la ilusión de mano de caucho como mayor en comparación con los sujetos con puntuaciones SSS inferiores21. Otro aspecto de las diferencias individuales en la percepción de las ilusiones puede surgir de las diferencias en la ventana de Unión perceptual temporal, que causa alteraciones al integrar las señales multisensoriales22. Se descubrió que las personas con ventanas de Unión perceptual más estrechas tenían menos probabilidades de percibir una ilusión, lo que sugiere que son más propensos a disociar las entradas asíncronas temporariamente. Cabe señalar que no hubo correlación significativa entre el nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF y el tiempo normalizado del bloque con VTF. Esto podría explicarse por la velocidad de la mano. Específicamente, cuando los sujetos aumentaron su longitud de la trayectoria de la mano en presencia de la señal virtual engañosa, pudieron haber acelerado su movimiento de la mano de modo que la duración total para completar la tarea seguía siendo similar a la realizada por ellos sin el retroalimentación engañosa.
Una limitación de este protocolo es que las instrucciones proporcionadas a los sujetos para aplicar una fuerza mínima al bloque fueron probablemente ejecutadas de manera diferente por los sujetos, por lo que algunos aplicaron fuerzas más altas que otras, percibiendo así un mayor tacto directo señal, lo que podría haber afectado los resultados. Desafortunadamente, las fuerzas detectadas por los sensores de fuerza para afirmar esta suposición no fueron grabadas. La grabación de las fuerzas es una característica opcional para futuros estudios que podrían aportar información sobre la información táctil percibida por el sujeto durante el ensayo. Además, la representación virtual diseñada aquí proporciona el movimiento del bloque y la ubicación de la partición de la caja para que no haya representación virtual de la mano del sujeto. Como la investigación anterior demostró que la información visual sobre la posición aparente de la mano puede tener influencias crossmodales en los juicios táctiles, incluso cuando la visión entra en conflicto con la propiocepción23,24,25, la adición de la representación de la mano en este ensayo puede haber alterado los resultados de este estudio. Además, la tarea elegida de transferencia de bloques podría haber sido demasiado rápida. La modificación futura de este protocolo podría incluir una tarea más complicada para que las diferencias en las duraciones para la realización de la tarea, con y sin VTF, hubieran sido más considerables. Además, las diferencias individuales se pueden controlar mediante el SSS. Por último, sólo un número mínimo de repeticiones de la retroalimentación visual-táctil incongruente es posible en este protocolo, a fin de no alertar al sujeto con respecto a la retroalimentación visual engañosa. La confiabilidad del Protocolo se vería comprometida si los sujetos sospechan que están siendo engañados por la presentación visual. Por lo tanto, la proporción de comentarios engañosos por el número total de ensayos debe ser mínima. Desafortunadamente, el pequeño número de instancias incongruentes puede limitar la potencia estadística.
En Resumen, un nuevo protocolo, que presenta una retroalimentación visual virtual engañosa de movimiento, se probó con y sin VTF. Los resultados preliminares demuestran que confiamos en señales táctiles directas e indirectas sobre una señal visual indirecta. Además, las diferencias entre sujetos influyen en la respuesta a las señales incongruentes, por lo que los sujetos, que se sintieron más perturbados por la VTF, confiaron en la señal visual engañosa sobre la señal táctil. Este protocolo podría ser explorado más a fondo en amputados de extremidades superiores, que utilizan prótesis, equipado con VTF.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
Este estudio no fue financiado.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3D printer | Makerbot | https://www.makerbot.com/ | |
| Box and Blocks test | Sammons Preston | https://www.performancehealth.com/box-and-blocks-test | |
| Flexiforce sensors (1lb) | Tekscan Inc. | https://www.tekscan.com/force-sensors | |
| JASP | JASP Team | https://jasp-stats.org/ | |
| Labview | National Instruments | http://www.ni.com/en-us/shop/labview/labview-details.html | |
| Micro Arduino | Arduino LLC | https://store.arduino.cc/arduino-micro | |
| Motion capture system | Qualisys | https://www.qualisys.com | |
| Shaftless vibration motor | Pololu | https://www.pololu.com/product/1638 | |
| SPSS | IBM | https://www.ibm.com/analytics/spss-statistics-software |
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